[ad_1]

باکتری در تیره ژئوباکتر آنها به نظر می رسد مانند لوبیاهای ریزی هستند که در دمهای بلند و سیم مانند جوانه می زنند – و معلوم می شود که این “نانوسیم ها” برق را هدایت می کنند. دانشمندان چندین دهه در حال مطالعه چنین باکتریهای رسانا بوده اند ، به این امید که بتوانند یک فناوری زنده را تولید کنند که بتواند در بدن انسان با خیال راحت کار کند ، در برابر خوردگی مقاومت کند یا حتی به معنای واقعی کلمه برق را از هیچ جا خارج کند. اما برای عملی ساختن این موارد ، ابتدا باید رمز و راز چگونگی عملکرد این فیبرهای کم را کشف کنند – و بحث جدی در این باره آغاز می شود.

ژئوباکترهدایت توسط درک لاولی ، میکروبیولوژیست از دانشگاه ماساچوست آمهرست ، کشف شد که می خواست بفهمد چگونه این باکتری ها از الکترونهای تولید شده در طی فرآیند تولید انرژی آزاد می شوند. بیشتر میکروب ها برای “تنفس” نیاز به انتقال الکترون به مولکول های اکسیژن همسایه دارند – اما ژئوباکتر در یک محیط فاقد اکسیژن رشد می کند. سرانجام ، لول دریافت که این موجودات تک سلولی زنجیره های طولانی پروتئینی را تولید می کنند که الکترون را به مولکول های زنگ زده اطراف منتقل می کند ، که از ذرات باردار برای تبدیل به مگنتیت استفاده می کند. از آن زمان دیگر نانوسیم های پروتئینی کشف شده اند ، اما لاولی معتقد است گونه ای به نام مرغ نقش اصلی را بازی می کند. پروتئین های تشکیل دهنده مرغ ها – که خاک اره نامیده می شوند – بسیار کوچک هستند و نمی توان آنها را با فناوری تصویربرداری سنتی مورد مطالعه قرار داد ، بنابراین لاولی اهمیت آنها را با حذف ژن ساخت مرغ نشان داد. بدون او، ژئوباکتر دیگر نمی تواند زنگار را به مگنتیت تبدیل کند. وی همچنین کشف کرد که پرونده هایی که از قفس ها جمع آوری کرده بود می تواند برق را هدایت کند.

محققان قبلاً برنامه هایی را توسعه داده اند که از میکروب های رسانای زنده استفاده می کنند ، اما لاولی می خواهد نانوسیم ها را برای ساختن الکترونیکی سازگار با محیط زیست جمع کند. وی اخیراً دو مقاله درمورد سنسورهای ساخته شده توسط یکی از نویسندگان آن است ژئوباکتر نانوسیم: یکی از توضیحات در تحقیق نانو ، آمونیاک را تشخیص می دهد. دیگری ، با جزئیات در شرح داده شده است مواد الکترونیکی پیشرفته ، تغییرات رطوبت را ثبت می کند. دستگاه دیگری که گروه وی در آن توصیف می کنند طبیعت ، از قیچی نانو برای کشیدن الکترون از مولکول های آب به هوا استفاده می کند – بنابراین از رطوبت برق تولید می کند. لاولی توضیح می دهد: “این مزیت نسبت به سایر اشکال پایدار تولید برق مانند خورشیدی یا بادی دارای مزیت هایی است ، زیرا این یک روند مداوم و مداوم است.” “و تقریباً در هر محیط روی زمین کار خواهد کرد.”

وی پیشنهاد می کند که نانوسیم ها می توانند به جای باتری ، برخی از دستگاه ها را تأمین کنند. “اکنون می توانیم از نانوسیم های پروتئینی استفاده کنیم [to produce power] برای وسایل الکترونیکی کوچک ، با پوشیدن یک پچ مراقبت پزشکی “، وی اضافه کرد که نانوسیم ها می توانند بدون ایجاد واکنش بد در بافت زنده عمل کنند و از نظر زیست تخریب پذیرتر از فلزات هستند.

Lovely می گوید شرکت ها به چنین برنامه هایی علاقه نشان داده اند. اما برخی دانشمندان در مورد جداسازی نانوسیم ها از باکتری های تولیدکننده آن تردید دارند. “استخراج پروتئین هایی که خصوصیات الکتریکی دارند ، خارج از بافت طبیعی آنها – آنها [then] آنها برای کارایی باید با مواد مصنوعی رقابت کنند “، سارا چیف ، زیست شناس در آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده توضیح می دهد. نانوسیم ها “برای رقابت با چیزی مانند فلز رسانا دشوار خواهد بود.” او قبلاً با لاولی کار می کرد ، اما در تحقیقات فعلی او شرکت نکرد ، در عوض روی باکتریهای رسانای اصلاح شده ژنتیکی برای کاربردهایی مانند سنسورهای دریایی تمرکز داشت.

رئیس خاطرنشان می کند که نانوسیم ها در محیط هایی مانند اقیانوس یا بدن انسان که باعث خوردگی الکترونیک سنتی می شوند دارای مزیت هستند. وی گفت ، حتی در این محیط ، نانوسیم ها هنوز با موادی مانند پلیمرهای زیست سازگار رقابت می کنند. او ترجیح می دهد با میکروب های زنده کار کند زیرا “شما فقط مواد الکترون ندارید – بلکه کل بسته پردازش اطلاعات را در خود سلول دارید.”

اگرچه محققان هم اکنون در حال یافتن برنامه هایی برای سلولهای زنده و نانوسیم های جمع آوری شده هستند – و حتی اصلاح باکتری بارور را نیز مطالعه کرده اند اشرشیاکلی برای تولید مرغ – س questionsالاتی در مورد پروتئین های تولید کننده نانوسیم های سازگار باقی مانده است. درک اینکه فایلها یا نوع دیگری از نانوسیم بیشترین میزان حمل را دارد ژئوباکتربرق می تواند دانشمندان را در انتخاب بهترین ماده برای الکترونیک راهنمایی کند.

“همه ، از جمله ما ، در فکر بودند [the key nanowires] آنها نوشیدند ، “گفت: نیخیل مالوانکار ، بیوفیزیکدان که قبلاً با لاولی کار می کرد اما اکنون آزمایشگاه خود را در دانشگاه ییل دارد. سال گذشته اما مالوانکار و همکارانش عکس گرفتند ژئوباکتر با میکروسکوپ الکترونی ؛ آنها نتیجه گرفتند که به جای پروتئین های خاک اره ای رشته ای ، انبوهی از پروتئین ها به نام سیتوکروم ها روش اصلی انتقال برق به میکروب ها را تشکیل می دهند. محققان به مطالعه بیوفیلم باکتری ها از طریق آزمایش های اصلاح ژنتیکی و همچنین چندین روش تصویربرداری ادامه داده اند – رئیس می گوید آنها “واقعاً ظرفشویی آشپزخانه را انداختند” تا تصویری دقیق از نانوسیم ها بدست آورند. ژئوباکتر استفاده شده. تیم ییل یک هادی سیتوکروم بیش از حد موثر به نام OmcZ را شناسایی کردند ژئوباکتر در پاسخ به یک میدان الکتریکی به عنوان روش اصلی بیوفیلم برای آزاد سازی الکترون تولید می شود. سیبل یالچین ، یکی از نویسندگان و فیزیکدانان دانشگاه ییل گفت: “چشم انداز ایمان است ، بنابراین من فکر می کنم میکروسکوپ بسیار مهم است.”

اما محققان هنوز در مورد مهمترین نانوسیم اختلاف نظر دارند. برخی در کنار پرونده ها پایین می روند ، برخی دیگر برای سیتوکروم ها. لوولی محکم در اردوگاه مرغ است: او می گوید وقتی تیمش (که در آن زمان مالوانکار را شامل می شد) اصلاح ژنتیکی شد ژئوباکتر بنابراین نمی تواند نوع خاصی از سیتوکروم تولید کند ، بیوفیلم هایی را تشکیل می دهد که در واقع رساناتر از آنهایی هستند که توسط باکتری های اصلاح نشده تولید می شوند. رئیس می گوید آزمایشگاه خودش دریافته است که برق به داخل می رود ژئوباکتر بیوفیلم “عمدتا” توسط سیتوکروم ها. اما وی خاطرنشان کرد که آزمایشگاه دیگری ، در دانشگاه ایالتی میشیگان ، بر اساس فرضیه مرغ لاولی کار می کند.

براساس آخرین تحقیقات خود ، مالوانکار طرفدار سیتوکروم است – اما نقش پرونده ها را رد نمی کند. “تمام موضوعاتی که پیدا کردیم [when bacteria were actively conducting electricity] آنها سیتوکروم بودند. ” “اما آیا با شرایط خاص امکان تهیه پرونده وجود دارد؟” این در واقع یک سوال باز است. “

میل به گره گشایی ژئوباکترپروتئین های رسانا می توانند به محققان در توسعه کارآیی الکترونیک الکترونیکی کمک کنند. و حتی بدون آگاهی کامل از اسرار انتقال میکروب ها ، دستگاه های الکترونیکی مبتنی بر باکتری به زودی ممکن است. لاولی می گوید خیلی زود است ، اما تاکنون همه چیز حل شده است. من همکاران شگفت انگیزی داشتم که فقط می دانند چگونه با مواد الکترونیکی کارها را انجام دهند. هر چند هفته آنها چیز جدیدی ارائه می دهند. “

[ad_2]

منبع: khabar-dirooz.ir